废轮胎的综合利用方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410489090.5

申请日:

2014.09.23

公开号:

CN104212471A

公开日:

2014.12.17

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法律详情:

公开

IPC分类号:

C10B53/07

主分类号:

C10B53/07

申请人:

西安华陆环保设备有限公司

发明人:

陆强

地址:

710065 陕西省西安市高新区锦业路1号SOHO同盟1幢1单元2层10205室

优先权:

专利代理机构:

西安亿诺专利代理有限公司 61220

代理人:

康凯

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内容摘要

本发明涉及一种废轮胎的综合利用方法,属于废弃物综合利用方法领域。所述的废轮胎的综合利用方法,包括以下步骤:将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000℃以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/s的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。本发明所述的废轮胎的综合利用方法,采用等离子体热解气化原理,对废轮胎进行处理得到可燃烧气体和炭黑两种可利用的产物。本发明所述的方法,具有运行简单以及成本低,不但消灭了污染,而且回收了高质量的能源和资源。

权利要求书

1.  废轮胎的综合利用方法,包括以下步骤:
将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000℃以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/s的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。

2.
   如权利要求1所述的废轮胎的综合利用方法,其特征在于所述的进料速率为122.5g/min,输入功率为35.2kVA,输入功率/进料速率比为0.286。

3.
   如权利要求1所述的废轮胎的综合利用方法,其特征在于所述的废轮胎粉颗粒为100目以上。

说明书

废轮胎的综合利用方法
技术领域
本发明涉及一种废轮胎的综合利用方法,属于废弃物综合利用方法领域。
背景技术
汽车轮胎一般行驶3-5万km即需更换,随着汽车的普及,废轮胎产生的数量很大,迫切需要对废轮胎进行资源化、无害化处理。目前废轮胎常规处理方法堆积、燃烧等存在环境污染、浪费资源等缺点。
因此,研究一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法具有很高的经济与环境效益。
发明内容
本发明旨在提供一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法。
本发明所述的废轮胎的综合利用方法,包括以下步骤:
将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000℃以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/s的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。
优选的,本发明所述的进料速率为122.5g/min,输入功率为35.2kVA,输入功率/进料速率比为0.286。
更优选的,本发明所述的废轮胎粉颗粒为100目以上。
本发明所述的综合利用方法,利用热等离子体处理废轮胎,所得气体产物主要为C2H4、CH4、C2H2、H2、CO,热值在4-7MJ/m3之间,固体产物主要为炭黑。等离子体热解气化最初应用于煤气化,近年也有研究将其应用于生物质及废旧高分子材料,如废塑料、废轮胎等,优点是无液体油类产物,反应速度快,热解气热值高,反应在还原性条件下进行,产生的NOx、SOx、HCl、二噁英等污染物较少。
轮胎等离子体热解产物分布受多种因素影响,如输入功率、物料粒径、进料速率等。通过大量试验可以看出,输入功率保持35.2kVA不变,进料速率由40g/min左右提高到120g/min左右,则气体产率由60.6%下降到39.6%,热解碳黑产率由39.4%增加到69.02%。若进料量保持基本一致,随着输入功率的增加,气体产率增加,热解碳黑产率相应减小。
气体产物分析,在本发明所述的最佳条件下,气体产物得率为30.98%,产生的气体主要成分为H2为18.54%、CH4为1.01%、CO为3.27%、C2H4为0.54%、C2H2为3.6%、其他气体5.1%,热值在4-7MJ/m3之间。
固体产物分析,在本发明所述的最佳条件下,固体产物得率为69.02%,固体产物中含氢量很低,其H/C原子比与商业碳黑的H/C原子比很接近,而常规热解碳黑H/C原子比较高。由于轮胎中金属元素的存在,使热解碳黑的灰分含量很高,达15%左右,远远高于商业碳黑的灰分含量,因此,热解碳黑必须经过酸洗等过程以去除灰分,提高商业应用价值。对比商业碳黑原料及热解碳黑的特性。热解碳黑的BET比表面积为60-70m2/g,与N330类碳黑很接近,位于中间等级;SEM图像显示,热解碳黑形成一种凝聚结构,大小为50-2000μ;利用XPS对固体产物表面进行分析,在结合能0-1000eV范围内对样品表面进行扫描,主要元素为C,其次为O,还有少量Zn、Cu、Al。C15谱显示热解碳黑中的碳主要以石墨结构碳存在,碳的形态可以由中间值宽度粗略估计,中间值宽度越小,越接近石墨态。
本发明所述的废轮胎的综合利用方法,采用等离子体热解气化原理,对废轮胎进行处理得到可燃烧气体和炭黑两种可利用的产物。本发明所述的方法,具有运行简单以及成本低,不但消灭了污染,而且回收了高质量的能源和资源。
具体实施方式
实施例一:
将废轮胎粉碎至100目以上,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000℃以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在进料速率为122.5g/min,输入功率为35.2kVA,输入功率/进料速率比为0.286的条件下,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/s的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。
实施例二:处理效果及产物分析
利用本发明所述的方法,气体产物得率为30.98%,固体产物得率为69.02%。其中,产生的气体主要成分为H2为18.54%、CH4为1.01%、CO为3.27%、C2H4为0.54%、C2H2为3.6%、其他气体5.1%,热值在4-7MJ/m3之间。
产生的固体产物中含氢量很低,其H/C原子比与商业碳黑的H/C原子比很接近,而常规热解碳黑H/C原子比较高。由于轮胎中金属元素的存在,使热解碳黑的灰分含量很高,达15%左右,远远高于商业碳黑的灰分含量,因此,热解碳黑必须经过酸洗等过程以去除灰分,提高商业应用价值。对比商业碳黑原料及热解碳黑的特性。热解碳黑的BET比表面积为60-70m2/g,与N330类碳黑很接近,位于中间等级;SEM图像显示,热解碳黑形成一种凝聚结构,大小为50-2000μ;利用XPS对固体产物表面进行分析,在结合能O-1000eV范围内对样品表面进行扫描,主要元素为C,其次为O,还有少量Zn、Cu、Al。C15谱显示热解碳黑中的碳主要以石墨结构碳存在,碳的形态可以由中间值宽度粗略估计,中间值宽度越小,越接近石墨态。 

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资源描述

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1、10申请公布号CN104212471A43申请公布日20141217CN104212471A21申请号201410489090522申请日20140923C10B53/0720060171申请人西安华陆环保设备有限公司地址710065陕西省西安市高新区锦业路1号SOHO同盟1幢1单元2层10205室72发明人陆强74专利代理机构西安亿诺专利代理有限公司61220代理人康凯54发明名称废轮胎的综合利用方法57摘要本发明涉及一种废轮胎的综合利用方法,属于废弃物综合利用方法领域。所述的废轮胎的综合利用方法,包括以下步骤将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到。

2、达反应腔,形成3000以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/S的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。本发明所述的废轮胎的综合利用方法,采用等离子体热解气化原理,对废轮胎进行处理得到可燃烧气体和炭黑两种可利用的产物。本发明所述的方法,具有运行简单以及成本低,不但消灭了污染,而且回收了高质量的能源和资源。51INTCL权利要求书1页说明书2页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页10申请公布号CN104212471ACN104212471A1/1页21废轮胎的。

3、综合利用方法,包括以下步骤将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/S的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。2如权利要求1所述的废轮胎的综合利用方法,其特征在于所述的进料速率为1225G/MIN,输入功率为352KVA,输入功率/进料速率比为0286。3如权利要求1所述的废轮胎的综合利用方法,其特征在于所述的废轮胎粉颗粒为100目以上。权利要求书CN104212471A1/2页3废轮胎的综合。

4、利用方法技术领域0001本发明涉及一种废轮胎的综合利用方法,属于废弃物综合利用方法领域。背景技术0002汽车轮胎一般行驶35万KM即需更换,随着汽车的普及,废轮胎产生的数量很大,迫切需要对废轮胎进行资源化、无害化处理。目前废轮胎常规处理方法堆积、燃烧等存在环境污染、浪费资源等缺点。0003因此,研究一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法具有很高的经济与环境效益。发明内容0004本发明旨在提供一种处理效果好、运行简单以及成本低的废轮胎的综合利用方法。0005本发明所述的废轮胎的综合利用方法,包括以下步骤将废轮胎粉碎,同时工作气体氮气在等离子体发生器的高压电场放电作用下形成等离子。

5、体,到达反应腔,形成3000以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/S的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。0006优选的,本发明所述的进料速率为1225G/MIN,输入功率为352KVA,输入功率/进料速率比为0286。0007更优选的,本发明所述的废轮胎粉颗粒为100目以上。0008本发明所述的综合利用方法,利用热等离子体处理废轮胎,所得气体产物主要为C2H4、CH4、C2H2、H2、CO,热值在47MJ/M3之间,固体产物主要为炭黑。等离子体热解气化最初应用于煤气化,近年也有研究将其应。

6、用于生物质及废旧高分子材料,如废塑料、废轮胎等,优点是无液体油类产物,反应速度快,热解气热值高,反应在还原性条件下进行,产生的NOX、SOX、HCL、二噁英等污染物较少。0009轮胎等离子体热解产物分布受多种因素影响,如输入功率、物料粒径、进料速率等。通过大量试验可以看出,输入功率保持352KVA不变,进料速率由40G/MIN左右提高到120G/MIN左右,则气体产率由606下降到396,热解碳黑产率由394增加到6902。若进料量保持基本一致,随着输入功率的增加,气体产率增加,热解碳黑产率相应减小。0010气体产物分析,在本发明所述的最佳条件下,气体产物得率为3098,产生的气体主要成分为H。

7、2为1854、CH4为101、CO为327、C2H4为054、C2H2为36、其他气体51,热值在47MJ/M3之间。0011固体产物分析,在本发明所述的最佳条件下,固体产物得率为6902,固体产物中含氢量很低,其H/C原子比与商业碳黑的H/C原子比很接近,而常规热解碳黑H/C原子比较说明书CN104212471A2/2页4高。由于轮胎中金属元素的存在,使热解碳黑的灰分含量很高,达15左右,远远高于商业碳黑的灰分含量,因此,热解碳黑必须经过酸洗等过程以去除灰分,提高商业应用价值。对比商业碳黑原料及热解碳黑的特性。热解碳黑的BET比表面积为6070M2/G,与N330类碳黑很接近,位于中间等级;。

8、SEM图像显示,热解碳黑形成一种凝聚结构,大小为502000;利用XPS对固体产物表面进行分析,在结合能01000EV范围内对样品表面进行扫描,主要元素为C,其次为O,还有少量ZN、CU、AL。C15谱显示热解碳黑中的碳主要以石墨结构碳存在,碳的形态可以由中间值宽度粗略估计,中间值宽度越小,越接近石墨态。0012本发明所述的废轮胎的综合利用方法,采用等离子体热解气化原理,对废轮胎进行处理得到可燃烧气体和炭黑两种可利用的产物。本发明所述的方法,具有运行简单以及成本低,不但消灭了污染,而且回收了高质量的能源和资源。具体实施方式0013实施例一将废轮胎粉碎至100目以上,同时工作气体氮气在等离子体发。

9、生器的高压电场放电作用下形成等离子体,到达反应腔,形成3000以上的高温气流,将废轮胎粉物料通过螺旋进料器进入反应腔,在进料速率为1225G/MIN,输入功率为352KVA,输入功率/进料速率比为0286的条件下,在等离子体的作用下,废轮胎粉以大约106K/S的速率加热,同时热解气化反应,收集气体可用作于混合燃烧气体,剩余固体可用作于炭黑。0014实施例二处理效果及产物分析利用本发明所述的方法,气体产物得率为3098,固体产物得率为6902。其中,产生的气体主要成分为H2为1854、CH4为101、CO为327、C2H4为054、C2H2为36、其他气体51,热值在47MJ/M3之间。0015。

10、产生的固体产物中含氢量很低,其H/C原子比与商业碳黑的H/C原子比很接近,而常规热解碳黑H/C原子比较高。由于轮胎中金属元素的存在,使热解碳黑的灰分含量很高,达15左右,远远高于商业碳黑的灰分含量,因此,热解碳黑必须经过酸洗等过程以去除灰分,提高商业应用价值。对比商业碳黑原料及热解碳黑的特性。热解碳黑的BET比表面积为6070M2/G,与N330类碳黑很接近,位于中间等级;SEM图像显示,热解碳黑形成一种凝聚结构,大小为502000;利用XPS对固体产物表面进行分析,在结合能O1000EV范围内对样品表面进行扫描,主要元素为C,其次为O,还有少量ZN、CU、AL。C15谱显示热解碳黑中的碳主要以石墨结构碳存在,碳的形态可以由中间值宽度粗略估计,中间值宽度越小,越接近石墨态。说明书CN104212471A。

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